《建筑材料》教案 模块三 水硬性胶凝材料

课题模块三水硬性胶凝材料

课时10课时(450min)

知识目标：

(1)认识通用硅酸盐水泥

(2)掌握硅酸盐水泥的生产、水化、凝结硬化、技术要求、特性与应用等

(3)掌握掺混合材料的硅酸盐水泥的技术要求、特性与应用

(4)了解其他品种的水泥及其应用

(5)掌握水泥的验收与储运

教学目标(6)掌握水泥性能试验方法

技能目标：

(1)能够结合硅酸盐水泥的主要技术标准、检测方法及特性，确定其应用场合

(2)能够独立完成水泥性能试验，并进行对应的数据计算及整理

素质目标：

(1)具备团队协作的精神

(2)提高就业能力，树立自信心和爱国意识

教学重点：硅酸盐水泥的生产、水化、凝结硬化、技术要求、腐蚀和防腐、特性与应用；掺混合材料的

硅酸盐水泥的技术要求、特性与应用；水泥的验收与储运，及其性能的试验方法

教学重难点

教学难点：结合硅酸盐水泥的主要技术标准、检测方法及特性，确定其应用场合；独立完成水泥性能试

验，并进行对应的数据计算及整理

教学方法问答法、讨论法、讲练结合法

教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、试验材料和仪器

教学过程主要教学内容及步骤

考勤【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

【教师】提出问款：

(1)想一想，怎样测定水泥是否达标呢？

问即导入

(2)水泥的验收、储存及使用又有哪些要点需要注意呢？

【学生】聆听、思考、举手回答

【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解硅酸盐水泥的生产、水化、凝结硬化、技术要求、腐

蚀和防腐、特性与应用，掺混合材料的硅酸盐水泥的技术要求、特性与应用，水泥的验收与储运等知识

水硬性胶凝材料是指建筑材料与水拌和后生成的浆体，如通用硅酸盐水泥。它既能在空气中硬化，又

能更好地在水中硬化，井保持或继续提高其强度。

3.1认识通用硅酸盐水泥

【教师】利用多媒体展示“各品种通用硅酸盐水泥的组分和代号的规定”表格，并进行讲解

传授新知

《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)规定，通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量石膏，以及

规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。

通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量的不同，可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐

水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种。各品种通用硅酸盐水泥的组

分和代号应符合表中的规定。

各品种通用硅酸盐水泥的组分和代号的规定

组分含量(质量分数)/%

品种代号粒化高炉火山灰质

熟料+石膏粉煤灰石灰石

矿渣混合材料

PI100———————

硅酸盐水泥...95,,5—————

pn

…95—————,,5

普通硅酸盐水泥PO…80且<95>5且”20——

PS-A…50且<80>20且”50———

矿渣硅酸盐水混

PSB…30且<50>50且“70———

火山灰质硅酸盐水泥PP...60且<80—>20且”40——

粉煤灰硅酸盐水泥PF...60且<80——>20后”40—

复合硅酸盐水泥PC…50且<80>20且,，50

3.2硅酸盐水泥

硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣，以及适量石吾磨细制成的水硬性胶

凝材料。硅酸盐水泥可分为两种：一种是不掺入混合材料的硅酸盐水泥，称为I型硅酸盐水泥，代号为PI；

另一种是在硅酸盐水泥磨粉时，掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣等混合材料的硅酸盐水

泥,称为口型硅酸盐水泥，代号为PH.

3.2.1硅酸盐水泥的生产

硅酸盐水泥的生产过程：①制备生料，即将原料按一定比例混合磨细并调配均匀，制得具有适当化学

成分的生料；②垠烧生料，即将生料在水泥窑中经1400~1450℃的高温燃烧至部分熔融，冷却后得到硅

酸盐水泥熟料；③粉磨水泥，即将燃烧好的熟料、适量石香，以及粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料等混

合材料共同磨细，即得水泥成品。

【教师】利用多媒体展示“硅酸盐水泥的生产过程”图片(详见教材)，并进行讲解

硅酸盐水泥的生产过程可概括为“两磨一烧"，如萼所示。

【教师】随机邀请学生回答以下问题：

硅酸盐水泥的生料是由哪些原料组成的？

【学生】聆听，思考、回答

【教师】总结学生的回答

硅酸盐水泥的生料主要是由石灰质原料和黏土质原料两大类组成的。其中，石灰质原料主要提供，常

用的石灰质原料有石灰岩、凝灰岩、白垩、贝壳等；毅土质原料主要提供、及少量的，常用的黏土质原

料有黏土、黄土、页岩、泥岩等。

此外，为了调节生料的化学成分，还需要加入辅助性的硅质校正原料、铝质校正原料或铁质校正原料。

例如，原料中含量不足时可加入铁质校正原料，如黄铁矿渣、铁矿粉等；硅质校正原料主要用于补充，可

采用砂岩、粉砂岩等。

3.2.2硅酸盐水泥熟料的矿物组成及特性

【教师】利用多媒体展示“硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其含量”表格，并进彳方井解

石灰岩、黏土和铁矿粉生料在燃烧过程中会分解出CaO、SiO2.Al?。，和Fe?。，，在高温下会形

成以硅酸钙为主的熟料矿物。硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其含量如表所示。

硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其含量

主要沪物组成简式含量『‘%密度，(gem-3)

硅酸三钙(3CaOSiO2)QS37-603.25

硅酸二钙(2CaOSiO2)C2S15-373.28

铝酸三钙(3CaOAI2O,)GA7~153.04

铁铝酸四钙(4CaO-Al2O,Fe2O,)C4AF10~183.77

在表所示的硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，前两种称为硅酸盐矿物，后两种称为熔剂矿物。除了这些

主要矿物外，硅酸盐水泥熟料中还含有少量的游离CaO、游离MgO和碱等。

【教师】利用多媒体展示“硅酸盐水泥熟料中主要矿物水化时所表现出的基本特性”表格，并进行讲

解

硅酸盐水泥的技术性能主要是由硅酸盐水泥熟料中主要矿物的水化作用决定的。硅酸盐水泥熟料中，

这四种主要矿物水化（物质与水发生化合作用）时所表现出的基本特性如表所示。

硅酸盐水泥熟料中主要矿物水化时所表现出的基本特性

基本特性

简式

凝结硬化速度水化放热量强度耐化学侵蚀性

快多高差

C2s慢少早期低、后期高好

C,A最快最多最低最差

C4AF快中等中等中等

从表中可以看出，硅酸盐水泥熟料中的不同矿物水化时所表现出的特性是不同的。羟酸盐水泥熟料由

多种不同特性的矿物组成，当改变硅酸盐水泥熟料中矿物组成的相对含量时，硅酸盐水泥的技术性能也会

发生变化（洋见教材）

3.2.3硅酸盐水泥的水化与凝结硬化

1.硅酸盐水泥的水化

硅酸盐水泥与水接触后,熟料中的各种矿物立即与水发生水化作用，生成新的水化产物并放出一定热

量。熟料中的四种主要矿物与水的化学方程式为

2（3CaOSiO2）+6H2O=3CaO•2SiO,•3H2O+3Ca（OH）2（反应较快）

硅酸三钙水水化硅酸三钙（凝胶）氢氧化钙

2（2CaOSiO,）+4H2O=：3CaO-2SiO2•3H2O+Ca（OH）2（反应较慢）

硅酸二钙水水化硅酸三钙（凝胶）氢氧化钙

3CaOAI2O3+6H2O=3CaO-Al,Or6H2O（反应极快）

铝酸三钙水水化铝酸三钙（晶体）

4CaOALO3Fe2O,+7H,O=3CaO-ALO3-6H,0+CaO-Fe2OrH2O（反应较快）

铁铝酸四钙水水化铝酸三钙（晶体）水化铁酸钙（凝胶）

以上化学方程式反映了两种硅酸钙的水化反应非常相似，不同的是Ca（OH）z的生成量、水化热的量

和水化作用的反应速度存在差别，它们的主要产物水化硅酸三钙（凝胶）几乎不溶于水.尽管水化硅酸三

钙（凝胶）的尺寸非常小，但却是硅酸盐水泥强度的最主要贡献者。

......（详见教材）

2.硅酸盐水泥的凝结硬化

【教师】利用多媒体展示“硅酸盐水泥凝结硬化的一般过程”图片（详见教材），并进行讲解

关于水泥凝结硬化的理论至今仍在不断完善。下面以硅酸盐水泥为例讲解硅酸盐水泥凝结硬化的一般

瓯

硅酸盐水泥加水拌和后，其颗粒会分散于水中，成为水泥浆。此时，硅酸盐水泥颗粒表面与水发生化

学反应，生成的水化产物会聚集在颗粒表面，并形成凝胶薄膜。凝胶薄膜会使硅酸盐水泥反应减慢，并使

水泥浆具有可塑性，

水化产物不断增加，凝胶薄膜不断增厚而破裂，从而使硅酸盐水泥颗粒重新露出新表面并与水反应.

随着熟料矿物水化的不断进行，水化产物逐渐增多，颗粒之间的水分会减少，颗粒相互接触，使水泥浆的

黏度增加，硅酸盐水泥渐渐失去可塑性并出现凝结现象。

・・・・・・（详见教材）

3.影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素

硅酸盐水泥的凝结硬化，除了与硅酸盐水泥熟料中的矿物组成有关外，还与温度、湿度、水灰比、硅

酸盐水泥的细度、石膏的掺量、硬化时间等有关。

（I）温度：一般情况下，提高温度可以加速硅酸盐水泥的早期水化，使早期强度得到较快提升，但后

期强度反而可能会随温度的增加而降低。……（详见教材）

（2）湿度：在缺乏水的干燥环境中，硅酸盐水泥的水化反应不能正常进行，其硬化也将停止。潮湿

环境下的水泥石能多保持足够的水分以进行水化和凝结硬化，从而保证其强度不断提高■

......（详见教材）

（3）水灰比：水泥浆中水与水泥的质量比称为水灰比。拌和水泥浆时，为使水泥浆具有一定的可塑性

和流动性，所加入的水量通常要远远超过水泥充分水化时所需用水量，多余的水会在硬化的水泥石内形成

毛细孔（详见教材）

3.2.4硅酸盐水泥的技术要求

硅酸盐水泥的技术要求主要体现在细度、凝结时间、安定性、强度等方面。在实际建筑工程中有时还

需要了解硅酸盐水泥的标准稠度用水量、水化热、化学指标和碱含量等。

1.细度

细度是影响硅皎盐水泥性能的重要物埋指标。硅酸盐水泥颗粒皿，与水接触的表面积越大，水化速

度就越快，水化得就越充分.此外，硅酸盐水泥越细，磨制过程所需能耗就越大，生产成本也越高。因此,

硅酸盐水泥的细度应控制在合理的范围内。

……（详见教材）

2.凝结时间

凝结时间分为初凝时间和终凝时间。从硅酸盐水泥加水拌和开始起至水泥浆开始失去可塑性所需的时

间，称为初凝时间；从硅酸盐水泥加水拌和开始起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间，称为终凝时间。

……（详见教材）

3.安定性

硅酸盐水泥的安定性是指水泥浆在硬化过程中体积变化的均匀性。如果水泥浆硬化后安定性不艮，混

凝土就会产生膨胀性裂舞，从而降低工程质量。

安定性检验的方法有两种：一种是用硅酸盐水泥标准稠度净浆在雷氏夹中沸煮后试针的相对位移，表

示其体积膨胀的程度；另一种是通过硅酸盐水泥标准稠度净浆试饼在沸煮后的外形变化情况，来表示其安

定性。当这两种方法存在冲突时，一般以前一种方法一雷氏法为准。

……（详见教材）

【教师】随机遨请学生回答以下问题：

引起硅酸盐水泥安定性不良的原因？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答

引起硅酸盐水泥安定性不良的原因，主要有以下两种.

（1）石言的掺量过多：当石可掺量过多时，在水泥浆硬化后过量石百还会继续与水化铝酸三钙（晶体）

反应生成钙矶石,体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂。

（2）熟料中有较多过烧的或：熟料燃烧工艺上的原因，使得熟料中含有较多过烧的或，这些过烧

氧化物的水化速度很慢，往往在硅酸盐水泥硬化后才开始水化.这些过烧氧化物在水化时体积会剧烈膨胀，

从而使水泥石开裂,

4.强度

强度是硅酸盐水泥性能的重要指标，也是评定硅酸盐水泥强度等级的主要依据。

水泥强度的检测按《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T17671—2021）中的方法进行，其规定

如下：将水泥、标准砂和水按规定比例（1：3:0.5）,用标准制作方法拌制成40mmx40mmx160mm的

标准试件，在标准养护条件下养护,然后测定其3d和28d的抗折强度和抗压强度。

【教师】利用多媒体展示“不同强度等级硅酸盐水泥的不同龄期强度的规定“表格，并进行讲解

按《通用硅酸魂水泥》（GB175-2007）中3d和28d龄期的强度规定，可将硅酸盐水泥的强度等级

分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六个等级。不同强度等级的硅酸盐水泥，其不同龄期的强

度应符合如表所示的规定。

不同强度等级硅酸盐水泥的不同龄期强度的规定单位：MPa

抗压强度抗折强度

强度等级

3d28d3d28d

42.5...17.0…3.5

...42.5...6.5

42.5R...22.0...4.0

52.5…23.0...4.0

...52.5...7.0

52.5R...27.0...5.0

62.5...28.0...5.0

...62.5…8.0

62.5R...32.0...5.5

【教师】随机遨请学生回答以下问题：

硅酸盐水泥的蝎度取决于什么？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答

硅酸盐水泥的强度主要取决于熟料的矿物组成和细度,如表3-3所示的四种主要矿物的强度各不相同，

当它们的相对含量改变时，硅酸盐水泥的强度及强度的增加速度也会随之变化。例如，畦酸三钙含量多，

且粉磨得较细的硅酸盐水泥,其强度熠加较快，最终强度也较高。此外，构件的制作及养护条件对硅酸盐

水泥的强度也有影响。

5.标准稠度用水量

1雏酸盐水泥调制成标准稠度净浆所需的用水量即标准稠度用水量，以用水量占硅酸盐水泥质量的百分

数来表示.标准稠度用水量主要取决于熟*斗的矿物组成及硅酸盐水泥的细度.对于品种不同的硅酸盐水泥，

其标准稠度用水量各不相同，一般在24%~33%范围内.

……（详见教材）

6.水化热

硅酸盐水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。水化热的大小主要与硅酸盐水泥的细度及矿

物组成有关。颗粒越细,水化热就越大；矿物中硅酸三钙和铝酸三钙含量越多，水化热就越多。大部分的

水化热都集中在早期放出，3~7d以后会逐步减少。

……（详见教材）

7.化学指标和碱含是

《通用硅酸盐水泥》（GR175—2007）除对上述内容做了规定外,还对硅酸盐水泥中的不溶物含量、

烧失量等化学指标和碱含量等提出了要求。

I型硅酸盐水泥的不溶物含量不得超过0.75%,烧失量不得大于3.0%；11型硅酸盐水泥的不溶物含量

不得超过1.5%,烧失量不得大于3.5%.

……（详见教材）

【教师】随机邀请学生回答以下问题：

怎样确定硅酸盐水泥是否符合标准？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答

凡凝结时间、强度、不溶物含量、烧失量、含量、含量、氯离子含量中的彳丑可一项不符合标准规定，

或者混合材料掺量超过最大限量的硅酸盐水泥，均为不合格品；反之，上述各项均符合标准规定的硅酸盐

水泥为合格品.

3.2.5硅酸盐水泥的腐蚀和防腐

1.硅酸盐水泥腐蚀的类型

硅酸盐水泥硬化后，在一般条件下具有较好的耐久性，但若长期处在某些腐蚀性气体或液化环境中，

其强度会逐渐B制氐，甚至遭到破坏或完全崩溃，这种现象称为硅酸盐水泥的腐蚀。

导致硅酸盐水泥腐蚀的因素有很多，据此可将硅酸盐水泥腐蚀分为多种类型，现列举几种主要且常见

的腐蚀类型。

1)软水腐蚀(溶出性腐蚀)

雨水、雪水、泠凝水，以及含碳量氢少的河水、湖水等均属于软水.水泥石中的Ca(OH)?易溶解于

软水。当水泥石受到软水溶析时，首先溶解的是Ca(OH)?。如果在静水或无压力水中，其溶解仅限于表

面，对水泥石影响不大.但如果在流动水或有压力的水中，Ca(OH)2会不断溶出并被带走，从而导致水

泥石中的其他水化物分解，引起水泥石强度降低和结构破坏。

2)碳酸腐蚀

工业污水及地下水中常溶解有较多的CO,0水中的CO2与水泥石中的Ca(OH)2反应，生成不溶于

水的CaCO3,而CaCO5又与水中的CO?反应，生成一种易溶于水的Ca(HCO3)2OCa(HCO3)2不断

溶解，造成Ca(OH)?不断溶出，从而使水泥石结构破坏.这个过程中涉及的化学方程式为

Ca(OH)2+CO2+H,O=CaCO3+2H2O

CaCO.+CO,+HOCa(HCO3)2

3)一般酸性水的腐蚀

工业污水、地下水及沼泽水中常含有游离的酸性物质，这种酸性物质能与水泥石中的Ca(OH)2作用，

生成的化合物中有的易溶于水，有的在水泥石孔隙内结晶。随着结晶不断增多，体积膨胀，水泥石受到破

坏。其中,硫酸、盐酸、氢氟酸、醋酸、蚁酸及乳酸等对水泥石的腐蚀最为严重。

......(详见教材)

4)盐类腐蚀

海水、地下水及其他矿物水中常含有大量镁盐，主要有硫酸镁和氯化镁等。这些镁盐能与水泥石中的

Ca(OH);发生置换反应,其化学方程式为

Ca(OH)2+MgSO4+2H,O=CaSO4-2H2O+Mg(OH)2

Ca(OH)2+MgCI2=CaCl2+Mg(OH)2

……(详见教材)

2.硅酸盐水泥腐蚀的原因和防腐措施

通过上述几种腐蚀类型可以看出，硅酸盐水泥遭受腐蚀的根本原因主要有三个：①水泥石本身存在引

起硅酸盐水泥腐蚀作用的Ca(OH)2、水化铝酸钙等水化物；②水泥石本身不够密实，从而使腐蚀性介质

易于进入其内部；③水泥石周围有以液相形式存在的腐蚀性介质。

根据硅酸盐水泥产生腐蚀的原因,可采取下列防腐措施。

(1)根据环境特点，选用适宜的硅酸盐水泥品种,例如，选用抗硫酸盐的硅酸盐水泥，可提高硅酸盐

水泥对硫酸盐腐蚀的抵抗能力；选用掺混合材料的硅酸盐水泥，可提高硅酸盐水泥对软水、酸等腐蚀性介

质腐蚀的抵抗能力，

(2)尽量提高水泥石的密实度，减少孔隙率。水泥石越密实，抗渗能力越强，腐蚀性介质也越难进入，

可通过解材灰比、掺加外加剂、改善施工方法等措施提高其密实度。

(3)设置隔离层和保护层。当腐蚀作用较强，采用上述措施也难以满足防腐要求时，可用耐腐蚀性的

材料(如耐酸石材、耐酸陶瓷、塑料及沥青等)在;昆凝土或砂浆表面制作硅酸盐水泥表面保护层，以达到

抗腐蚀的目的。

3.2.6硅酸盐水泥的特性与应用

【教师】扫码播放“硅酸盐水泥的特性与应用“视频（详见教材），并提出以下问题：

想一想，硅盐酸水泥主要应用与哪里？

【学生】观看，思考、举手回答

【教师】总结学生回答

1.凝结硬化快、强度高

硅酸盐水泥凝结硬化快、强度高，尤其是早期强度增加快，因此硅酸盐水泥主要用于配制高强混凝土、

钢筋混凝土、预应力混凝土及对早期强度有要求的重要混凝土。

2.抗冻性好

由于珪酸盐水泥凝结硬化后孔隙率低，早期强度高，因此硅酸盐水泥具有优良的抗冻性，适合在冬季

施工，适用于容易遭受反复冻融的;昆凝土工程及干湿交替的部位.

3.水化热大

由于硅酸盐水泥中含有大量的硅酸三钙、铝酸三钙，因此放热速度快且热量多，不适用于大体积混凝

土工程，但有利于混凝土的冬季施工。

4.抗碳化性好

水泥石中的Ca（OH）2与空气中的CO?作用称为碳化。碳化使水泥石的碱度降低，引起钢筋锈蚀和水

泥石收缩.硅酸盐水泥中含较多,碳化时碱度不易降低.这种硅酸盐水泥制成的混凝土抗碳化

性好，适用于空气中CO2含量较高的环境。

5.干缩性小

硅酸盐水泥干够性小，即在凝结硬化过程中会生成大量的水化硅酸三钙（凝胶），游离水分少，水泥石

密实，不易产生干缩裂纹，可用于干燥环境中的;昆凝土工程。

6.耐磨性好

硅酸盐水泥强度高，耐磨性好，适用于道路、地面等对耐磨性要求高的建筑工程。

7.耐腐蚀性差

硅酸盐水泥硬化后的水泥石中，Ca（OH）2和水化铝酸三钙（晶体）含量较多，其抗化学腐蚀性差，

因此不宜用丁受流动的软水作用和有水压作用的建筑工程，也不宜用丁受海水和矿物水作用的建筑工程。

8.耐热性差

硅酸盐水泥中的一些重要成分在250℃温度时会发生脱水或分解，从而使水泥石强度下降。当受热

70CTC以上时，硅酸盐水泥将遭受破坏，因此硅酸盐水泥不适用于耐热混凝土工程.

3.3掺混合材料的硅酸盐水泥

掺混合材料的硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料，加入的适量混合材料及石膏共同磨纸而成的水硬性胶

凝材料。掺入混合材料可以调节硅酸盐水泥的某些性能，如强度等级等，还可增加品种、提高产量、节约

熟料、解碱本等，

3.3.1混合材料的分类

在将珪酸盐水泥熟料磨细时，掺入硅酸盐水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料，称为混合材料。混

合材料按其参与水化程度的不同，可分为非活性混合材料（又称填充性混合材料）和活性混合材料（又称

水硬性混合材料）两类。

1.非活性混合材料

常温下不与嵯酸盐水泥发生化学反应或化学反应很微弱的矿物材料，称为非活性混管材料。

非活性混合材料在硅酸盐水泥中主要起填充作用，将它们掺入硅酸盐水泥中的目的主要是调节硅酸盐

水泥的强度等级、降低水化热、提高产量、降彳氐成本等。常用的非活性混合材料主要有石灰石、石英砂、

慢冷矿渣、黏土等,

2.活性混合材料

常温下能与Ca（OH）?和水发生化学反应,生成水硬性水化产物，井能逐渐凝结硬化以产生强度的混

合材料，称为活性混合材料.常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰等。

1)粒化高炉矿渣

将炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬等急冷方式处理而成的松软颗粒称为粒化高炉矿渣，又称淬矿渣。

该矿渣的主要化学成分是CaO、SiO2和AI2O3,约占总质量的90%以上，它们是决定粒化高炉矿渣活

性的主要成分。CaO和A12O3含量越高，则粒化高炉矿渣的活性越大，质量就越好。

......(详见教材)

2)火山灰质混合材料

具有火山灰活性的天然或人工矿物材料，称为火山灰质混合材料。所谓火山灰活性，是指一种材料磨

成细粉后，单独加水拌和后不具有水硬性，但在常温下与少量石灰等一起遇水后能形成具有水硬性化合物

的性质.

……(详见教功)

3)粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排出的烟道灰。为了充分利用这些工业废渣，保护环境、节约资源，《用

于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB"159—2017)将粉煤灰按用途分为拌制砂浆和混凝土用粉煤灰、水泥

:舌性混合材料用粉煤灰两类，并分别规定了相应的技术要求.

......(详见教材)

3.活性混合材料的水化

活性混合材料中含有大量的活性Si。?和AhO3,它们在CMOH)?溶液中会发生水化反应，生成水化

硅酸钙和水化铝酸钙，其化学方程式为

A€a(OH)2+SiO2+//H2O==ACaOSiO,U+/OH.O

>Ca(OH)2+A1,O3+/»H2O=)CaO•A1,O3(_y+

当液相中有石膏存在时，石膏会与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙。因此，硅酸盐水泥熟料的水化

产物Ca(OH)2和熟料中的石穹具备了使活性混合材料发挥活性的条件，即Ca(OH)2和石膏起着激发水

化、促进水泥硬化的作用，故Ca(OH)2和石膏被称为激发剂。

由此可见，掺混合材料的硅酸盐水泥与水拌和后，首先发生的是硅酸盐水泥熟料水化反应，生成

Ca(OH)2,CalOH)2与掺入的石百作为活性混合材料的激发剂，产生上述反应(称二次水化反应>二

次水化反应速度较慢，且对温度较敏感。

3.3.2掺混合材料的硅酸盐水泥的技术要求

【教师】利用多媒体展示“各品种通用硅酸盐水泥的组分和代号的规定”表格，并进行讲解

我国目前生产的掺混合材料的硅酸盐水泥主要有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐

水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥这五种.各种硅酸盐水泥中粒化高炉矿渣、火山灰质混合材

料、粉煤灰及石灰石等混合材料的掺量,应符合国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的相关

参数(参数见本模块表1其中，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的部分混合材料可以

用其他混合材料代替，具体如下。

各品种通用硅酸盐水泥的组分和代号的规定

组分含量(质量分数)/%

品种代号粒化高炉火山灰质

熟料+石膏粉煤灰石灰石

矿渣混合材料

PI100————

硅酸盐水泥...95,,5———

PH

...95———,,5

普通硅酸盐水泥PO…80且＜95＞5且”20—

PSA…50且＜80＞20且,，50———

矿渣硅酸盐水泥

rs-B…30且＜3。＞、U且70———

火山灰质硅酸盐水泥PP...60且480—>20且”40——

粉煤灰硅酸盐水泥PF...60且480——>20巨”40—

复合硅酸盐水泥PC…50且<80>20且,，50

(1)普通硅酸盐水泥：活性混合材料的最大掺量不得超过20%,其中允许用不超过水泥质量5%且符

合标准《掺入水泥中的回转窑窑灰》(JC/T742-2009)规定的窑灰来代替，或者用不超过水泥质量8%且

符合国家标准的非活性混合材料来代替。

(2)矿渣硅酸盐水泥：活性混合材料允许用不超过水泥质量8%且符合国家标准的活性混合材料，或

者符合国家标准的非活性混合材料，或者符合标准《掺入水泥中的回转窑窑灰》(JC/T742-2009)规定的

窑灰中的任1可一种材料来代替。

(3)复合硅酸盐水泥：由两种及两种以上符合国家标准的活性混合材料、非活性混合材料组成，

其中允许用不超过水泥质量且符合标准《掺入水泥中的回转窑窑灰》(JCT742—2009)规定的窑灰来

代替。掺矿渣时混合材料的掺量不得与矿渣硅酸盐水泥相同。

【教师】利用多媒体展示“不同品种不同强度等级硅酸盐水泥的不同龄期强度的规定”表格，并进行

讲解

《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水

泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的初凝时间应不小于45min,终凝时间应不大于600min,普通

硅酸盐水泥的强度等级为42.5、42.5R,52.5和52.5R；矿渣硅酸盐水泥.火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅

酸盐水泥的强度等级为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R；复合硅酸盐水泥的强度等级为32.5R、

42.5.42.5R、52.5和52.5R。不同品种不同强度等级的硅酸盐水泥，其不同龄期的强度应符合如表所示的

规定。

不同品种不同强度等级硅酸盐水泥的不同龄期强度的规定

抗压强度/MPa抗折强度，MPa

品种强度等级

3d28d3d28d

42.5…17.0…3.5

...42.5...6.5

42.5R…22.0…4.0

普通硅酸盐水泥

52.5...23.0...4,0

...52.5...7.0

52.5R...27.0...5.0

32.5...10.0...2.5

...32.5...5.5

...ISO…3.5

矿渣硅酸盐水泥、32.5R

42.5...15.()…3.5

火山灰质硅酸盐水泥、...42.5...6.5

42.5R...19.0...4.0

粉煤灰硅酸盐水泥52.5...21.0...4.0

...52.5…7.0

52.5R...23.0…4.5

32.5R…15.0...32.5…3.5…5.5

42.5...15.0…3.5

...42.5…6.5

复合硅酸盐水泥42.5R…19.0...4.0

52.5...21.0...4.0

...52.5...7.0

52.5R...4.5

【教师】利用多媒体展示“掺混合材料的硅酸盐水泥的各项化学指标”表格，井迸行讲解

此外，掺混合材料的硅酸盐水泥的各项化学指标应符合如表所示的规定。关于掺混合材料的硅

酸盐水泥的细度、安定性、碱含量等，可查阅《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的相关规定。

掺混合材料的硅酸盐水泥的各项化学指标单位：%

不溶物含量烧失量so,含量MgO含量氯离子含量

品种代号

(质量分数)(质量分数)(质量分数)数)(质量分数)

普通硅酸盐水泥PO—”5.0”3.5,,5.0①

„0.06®

矿渣硅酸盐水泥PSA——”4.0”6.0②

PSB———

火山灰质硅酸盐水泥p.p——

粉煤灰硅酸盐水泥PF——,,3.5„6.0②

复合硅酸盐水泥PC——

①如果水泥压蒸试验合格，则水泥中MgO的含昼(质量分数)允许放宽至6.0%.

②如果水泥中MgO的含量(质量分数)大于6.0%,需要进行水泥压蒸安定性试验并合格。

③当有更低要求时，该指标由买卖双方确定。

【教师】随机邀请学生回答以下问题：

《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)是如何规定硅酸盐水泥是否合格的？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生的回答

《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)规定，通用畦酸盐水泥的检验结果,符合本标准中规定的化

学旨标、凝结时间、安定性、强度要求的为合格品；检验结果不符合本标准中规定的化学指标、凝结时间、

安定性、强度要求中任何一项的为不合格品。

3.3.3捧混合材料的硅酸盐水泥的特性与应用

1.普通硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥成分中，绝大部分仍为硅酸盐水泥熟料，由于掺入的混合材料较少，其性质与硅酸盐

水泥比较相近，其特点如下：①早期强度较硅酸盐水泥略低；②水化加硅酸盐水泥略低；③抗冻性、

抗碳化性略有B斜氐；④耐腐蚀性略有提高;⑤耐热性稍好；⑥耐磨性略有降低。

......(详见教材)

2.矿渣硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥加水后，首先是硅酸盐水泥熟料开始水化，当矿渣颗粒陲糜料水化析出的Ca(OH)2时,

活性SiO?和A12O?与Ca(OH)2作用生成具有胶凝性能的水化硅酸用口水化铝辘。

与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比，矿渣硅酸盐水泥的主要特点如下：①具有较强的抗硫酸盐腐蚀

能力；②水化树氐；③早期强度低、后期强度熠长率大；④环境温度对凝结硬化的影响较大；⑤抗冻

性和耐磨性差；©碳化速度较快，深度较大；⑦耐热性较强。

……(详见教材)

3.火山灰质硅酸